Applications and benefits of marker-assisted introgression of the opaque-2 gene in quality protein maize breeding

Abstract:

Maize (Zea mays) is a crucial crop in Africa serving as one of the chief carbohydrate sources used as food and feed. However, maize is deficient in essential amino acids, lysine and tryptophan. Protein malnutrition is a major challenge as a result, especially in developing countries where maize is a staple crop. The discovery of the opaque-2 maize mutant, high in lysine and tryptophan, has offered an avenue for maize protein quality improvement. Quality protein maize (QPM) is a product of the extensive development of the opaque-2 mutant. It stands as an affordable and viable option to overcome the scourge of protein malnutrition in humans and monogastric livestock. The conventional QPM breeding methods are based on phenotypic selection to identify materials carrying two copies of the recessive opaque-2 allele. However, phenotypic selection in QPM breeding programs is influenced by the environment and has huge drain on resources such as time, money and labour with low genetic gains. Marker assisted introgression of the opaque-2 gene with simple sequence repeat markers for foreground selection is a molecular technology based methodology of accelerating the Quality protein maize breeding process. Colorimetric tryptophan analysis stands as a crucial step in the QPM breeding process as it validates the elevated levels of tryptophan and the action amino acid modifier loci. Knowledge of the combining ability of the genetic materials used in the crosses made is pivotal in any QPM breeding programme.

Le maïs (Zea mays) est une culture cruciale en Afrique considéré comme la source première des glucides utilisés comme aliments destinés aux humains et animaux. Cependant, le maïs est déficient en acides aminés essentiels, lysine te tryptophane. La malnutrition en protéine est, par conséquent, un défi majeur plus particulièrement dans les pays en développement où le maïs est une culture de de base. La découverte du maïs mutant opaque-2, élevé en lysine et tryptophane, a offert la possibilité pour l’amélioration de la qualité de protéine du maïs. Quality protein maize (QPM) est un produit du développement extensif du mutant opaque-2. C’est une option moins-chère et viable pour surmonter l’énorme carence en protéine chez les humains et les animaux monogastriques. Les méthodes de sélection conventionnelle pour le QPM se basent sur la sélection phénotypique consistant à identifier les matériels possédant deux copies de l’allèle récessive opaque-2. Néanmoins, la sélection phénotypique du QPM est influencée par l’environnement et épuise beaucoup de ressources comme le temps, ressources financières et de labeur avec de faibles gains génétiques. L’introgression du gène opaque-2 assistée de marqueurs à séquence répétée pour une sélection avant-plan est une méthodologie basée sur la technologie moléculaire pour l’accélérer le processus d’amélioration génétique du QPM. L’analyse colorimétrique de tryptophane est une étape cruciale du processus d’amélioration génétique du QPM comme cela valide les niveaux élevés de tryptophane et l’action des loci modificateur d’acides aminés. La connaissance de l’aptitude à combiner des matériels génétiques utilisés lors des croisements effectués est primordiale pour le programme d’amélioration génétique du QPM.

Language:

Date of publication:

2016

Country:

Zimbabwe

Region Focus:

Southern Africa

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